機械工程導(dǎo)論第二講

1、2.12.1世世界機械工程發(fā)展史界機械工程發(fā)展史2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就2.32.3機機械工程的發(fā)展趨勢械工程的發(fā)展趨勢二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展 機械一詞來源于希臘語及拉丁文，原指巧妙的設(shè)計，作為近現(xiàn)代的概機械一詞來源于希臘語及拉丁文，原指巧妙的設(shè)計，作為近現(xiàn)代的概念可追溯到古羅馬時期?，F(xiàn)在通常解釋為利用力學(xué)原理組成的各種裝置。念可追溯到古羅馬時期?，F(xiàn)在通常解釋為利用力學(xué)原理組成的各種裝置。它能把力量和力從一個地方傳遞到另一個地方或改變能量和力的方式。它能把力量和力從一個地方傳遞到另一個地方或改變能量和

2、力的方式。 機械是機器和機構(gòu)的總稱。各種機構(gòu)都是用來傳遞與變換運動和力的機械是機器和機構(gòu)的總稱。各種機構(gòu)都是用來傳遞與變換運動和力的可動的裝置。而機器則是根據(jù)某種要求來設(shè)計的執(zhí)行機械運動的裝置，可動的裝置。而機器則是根據(jù)某種要求來設(shè)計的執(zhí)行機械運動的裝置，可用來變換或傳遞能量、物料和信息?？捎脕碜儞Q或傳遞能量、物料和信息。 機械是人類生產(chǎn)和生活的基本要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的組機械是人類生產(chǎn)和生活的基本要素之一，是人類物質(zhì)文明最重要的組成部分。成部分。機械的定義機械的定義2.12.1世世界機械工程發(fā)展史界機械工程發(fā)展史二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展 古代機械工程史是古代機械工程史是

3、1818世紀(jì)歐洲工業(yè)革命之前人類創(chuàng)造和使用機械的歷史。世紀(jì)歐洲工業(yè)革命之前人類創(chuàng)造和使用機械的歷史。 公元前公元前47004700年古埃及人首先進(jìn)入青銅時代，開始使用輥（年古埃及人首先進(jìn)入青銅時代，開始使用輥（gungun）子，翹棒和）子，翹棒和滑撬等機械?；说葯C械。 公元前公元前30003000以前，人類已經(jīng)廣泛使用石制和骨制的工具。以前，人類已經(jīng)廣泛使用石制和骨制的工具。 公元前公元前28002800年中國中原地區(qū)出現(xiàn)原始木質(zhì)機械，用于耕地。世界各地的動年中國中原地區(qū)出現(xiàn)原始木質(zhì)機械，用于耕地。世界各地的動力也由人力發(fā)展到畜力，水力和風(fēng)力。力也由人力發(fā)展到畜力，水力和風(fēng)力。 公元前公元前

4、600600年至年至400400年，希臘的學(xué)者希羅提出關(guān)于年，希臘的學(xué)者希羅提出關(guān)于5 5種簡單機械種簡單機械( (輪與軸、杠輪與軸、杠桿、滑輪、尖劈、螺紋桿、滑輪、尖劈、螺紋) )推動重物的理論。此外，木工工具、長軸車床和腳踏推動重物的理論。此外，木工工具、長軸車床和腳踏車床開始廣泛應(yīng)用。車床開始廣泛應(yīng)用。 2.1.1 2.1.1 古代機械工程古代機械工程 公元前公元前100100年，古希臘人在手磨的基礎(chǔ)上發(fā)明了石輪磨，齒輪系和杠桿原理年，古希臘人在手磨的基礎(chǔ)上發(fā)明了石輪磨，齒輪系和杠桿原理開始在歐洲使用。開始在歐洲使用。 1000-1500 1000-1500年，西歐開始使用煤冶煉生鐵，還

5、出現(xiàn)了手搖鉆，曲柄連桿機構(gòu)年，西歐開始使用煤冶煉生鐵，還出現(xiàn)了手搖鉆，曲柄連桿機構(gòu)原理已應(yīng)用于機械。加工機械方面出現(xiàn)了大輪盤的車床。原理已應(yīng)用于機械。加工機械方面出現(xiàn)了大輪盤的車床。 2.1.1 2.1.1 古代機械工程古代機械工程2.12.1世世界機械工程發(fā)展史界機械工程發(fā)展史二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展 歐洲在歐洲在1616世紀(jì)進(jìn)入了文藝復(fù)興時期，機械工程領(lǐng)域中的發(fā)明創(chuàng)造如雨后春世紀(jì)進(jìn)入了文藝復(fù)興時期，機械工程領(lǐng)域中的發(fā)明創(chuàng)造如雨后春筍，機械制造業(yè)空前發(fā)展。意大利的達(dá)筍，機械制造業(yè)空前發(fā)展。意大利的達(dá)芬奇設(shè)計了機器人、變速器、紡織芬奇設(shè)計了機器人、變速器、紡織機、泵、車床、銼刀制作

6、機、自動鋸、螺紋加工機等大量機械，并畫了印刷機、泵、車床、銼刀制作機、自動鋸、螺紋加工機等大量機械，并畫了印刷機、鐘表、壓縮機、起重機、卷揚機、貨幣印刷機等大量機械草圖。機、鐘表、壓縮機、起重機、卷揚機、貨幣印刷機等大量機械草圖。17601760年，英國的哈格里沃斯改造了紡織機，使紡紗和織布開始分工。年，英國的哈格里沃斯改造了紡織機，使紡紗和織布開始分工。 1769 1769年，在英國格拉斯哥大學(xué)工作的瓦特經(jīng)過十余年的努力和不斷改進(jìn)，年，在英國格拉斯哥大學(xué)工作的瓦特經(jīng)過十余年的努力和不斷改進(jìn)，在愛丁堡造出第一臺蒸汽機，在愛丁堡造出第一臺蒸汽機，17801780年，蒸汽機為工廠提供了強大的動力，

7、成年，蒸汽機為工廠提供了強大的動力，成為動力之王。為動力之王。 1847 1847年，在英國伯明翰成立了機械工程師學(xué)會。年，在英國伯明翰成立了機械工程師學(xué)會。 2.1.2 2.1.2 近代機械工程近代機械工程 1873 1873年，電動機成為機床的動力，開始了電力取代蒸汽動力的時代。年，電動機成為機床的動力，開始了電力取代蒸汽動力的時代。 18971897年，德國的狄賽爾發(fā)明了著名的狄賽爾內(nèi)燃機，解決了汽車、輪船等年，德國的狄賽爾發(fā)明了著名的狄賽爾內(nèi)燃機，解決了汽車、輪船等許多機器的動力源問題，機械工業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個新階段。許多機器的動力源問題，機械工業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個新階段。 19 19世紀(jì)初，研

8、究機械中機構(gòu)和運動的機構(gòu)學(xué)第一次被列為高等工程學(xué)院的世紀(jì)初，研究機械中機構(gòu)和運動的機構(gòu)學(xué)第一次被列為高等工程學(xué)院的課程。課程。2.1.22.1.2近代機械工程近代機械工程狄賽爾內(nèi)燃機狄賽爾內(nèi)燃機2.12.1世世界機械工程發(fā)展史界機械工程發(fā)展史二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2020世紀(jì)初，美國開始研制并發(fā)展了銑床、轉(zhuǎn)塔車床、拉床、磨床以及自動世紀(jì)初，美國開始研制并發(fā)展了銑床、轉(zhuǎn)塔車床、拉床、磨床以及自動車床，在制造機床的同時，為了保證精度，千分尺等一大批測量器具和螺紋車床，在制造機床的同時，為了保證精度，千分尺等一大批測量器具和螺紋被設(shè)計制造出來。被設(shè)計制造出來。隨著電子科技的發(fā)展，機械的

9、自動化程度越來越高。隨著電子科技的發(fā)展，機械的自動化程度越來越高。19521952年，美國帕森斯年，美國帕森斯公司制成第一臺數(shù)字控制機床。公司制成第一臺數(shù)字控制機床。19621962年，美國本迪克斯公司首次在數(shù)控銑床年，美國本迪克斯公司首次在數(shù)控銑床上實現(xiàn)最佳適應(yīng)控制。上實現(xiàn)最佳適應(yīng)控制。19761976年，日本發(fā)那科公司首次展出由年，日本發(fā)那科公司首次展出由4 4臺加工心和臺加工心和1 1臺臺工業(yè)機器人組成的柔性制造單元。此外，這個時期核技術(shù)、電子技術(shù)和航空工業(yè)機器人組成的柔性制造單元。此外，這個時期核技術(shù)、電子技術(shù)和航空航天技術(shù)開始迅速發(fā)展。航天技術(shù)開始迅速發(fā)展。2020世紀(jì)世紀(jì)7070年

10、代以后，機械工程與電工、電子、冶金、化學(xué)、物理和激光等年代以后，機械工程與電工、電子、冶金、化學(xué)、物理和激光等技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出了許多新工藝、新材料和新產(chǎn)品，使機械產(chǎn)品精密化、技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出了許多新工藝、新材料和新產(chǎn)品，使機械產(chǎn)品精密化、高效化和制造過程中的自動化達(dá)到了前所未有的水平。高效化和制造過程中的自動化達(dá)到了前所未有的水平。 2.1.3 2.1.3 現(xiàn)代機械工程現(xiàn)代機械工程2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展汽車改變了人類的整個交通狀況，擁有汽車工業(yè)成了一個強大工業(yè)國家的汽車改變了人類的整個交通狀況，擁有汽車工業(yè)成

11、了一個強大工業(yè)國家的標(biāo)志。標(biāo)志。17691769年，年，法國法國人居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動人居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動三輪汽車三輪汽車。18851885年，德國工程師卡爾年，德國工程師卡爾本茨在曼海姆制成了第一輛本茨專利機動車，本茨在曼海姆制成了第一輛本茨專利機動車，該車為三輪汽車，采用了一臺兩沖程單缸該車為三輪汽車，采用了一臺兩沖程單缸0.90.9馬力的汽油機，具備了現(xiàn)代汽車馬力的汽油機，具備了現(xiàn)代汽車的一些基本特點，如火花點火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪的一些基本特點，如火花點火、水冷循環(huán)、鋼管車架、鋼板彈簧懸架、后輪驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向和制動手把等。這就是世界上公認(rèn)的第一輛

12、現(xiàn)代汽車。驅(qū)動前輪轉(zhuǎn)向和制動手把等。這就是世界上公認(rèn)的第一輛現(xiàn)代汽車。 2.2.1 2.2.1 汽車汽車本節(jié)將列舉本節(jié)將列舉6 6個具有一定代表性的實例個具有一定代表性的實例汽車之父汽車之父卡爾卡爾本茨本茨( (其創(chuàng)建的本茨公司即為現(xiàn)在的奔馳公司）其創(chuàng)建的本茨公司即為現(xiàn)在的奔馳公司）18851885年的本茨三輪汽車年的本茨三輪汽車2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2.2.2 2.2.2 阿波羅登月計劃阿波羅登月計劃 通過阿波羅登月計劃，美國建立和完善了龐大的航天工業(yè)和技術(shù)體系，有力地通過阿波羅登月計劃，美國建立和完善了龐大的

13、航天工業(yè)和技術(shù)體系，有力地帶動和促進(jìn)了一系列高新技術(shù)的快速發(fā)展：數(shù)據(jù)傳輸與通信、光學(xué)通信、高性能計帶動和促進(jìn)了一系列高新技術(shù)的快速發(fā)展：數(shù)據(jù)傳輸與通信、光學(xué)通信、高性能計算機、電子技術(shù)、自動控制、人工智能、遙科學(xué)、自動化加工、超高強度和耐高溫算機、電子技術(shù)、自動控制、人工智能、遙科學(xué)、自動化加工、超高強度和耐高溫材料、醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)、升空測控、大推力運載火箭等，阿波羅的先進(jìn)技術(shù)和深遠(yuǎn)文化材料、醫(yī)藥和醫(yī)學(xué)、升空測控、大推力運載火箭等，阿波羅的先進(jìn)技術(shù)和深遠(yuǎn)文化影響了整個影響了整個2020世紀(jì)。世紀(jì)。阿波羅登月阿波羅登月2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工程的

14、發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2.2.3 2.2.3 發(fā)電發(fā)電 利用發(fā)電動力裝置將水能、石化燃料（煤、油、天然氣）的熱能、核能以及太陽利用發(fā)電動力裝置將水能、石化燃料（煤、油、天然氣）的熱能、核能以及太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程稱為發(fā)電。能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程稱為發(fā)電。 20 20世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會的重大變革，是因為電進(jìn)入了家庭、工廠和商業(yè)。發(fā)電在電力世紀(jì)經(jīng)濟(jì)和社會的重大變革，是因為電進(jìn)入了家庭、工廠和商業(yè)。發(fā)電在電力工業(yè)中處于中心地位，決定著電力工業(yè)的規(guī)模，也影響到電力系統(tǒng)中輸電、變電、工業(yè)中處于中心地位，決定著電力工業(yè)的規(guī)模，也影響到電力系統(tǒng)中輸電、變電、

15、配電等各個環(huán)節(jié)的發(fā)展。配電等各個環(huán)節(jié)的發(fā)展。 到到2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代末，主要發(fā)電形式是火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電，三者的發(fā)年代末，主要發(fā)電形式是火力發(fā)電、水力發(fā)電和核能發(fā)電，三者的發(fā)電量占全部發(fā)電量的電量占全部發(fā)電量的9999以上。以上?；鹆Πl(fā)電火力發(fā)電水力發(fā)電水力發(fā)電核能發(fā)電（核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電）核能發(fā)電（核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電）2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2.2.4 2.2.4 農(nóng)業(yè)機械化農(nóng)業(yè)機械化 農(nóng)業(yè)機械化，是指運用先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機械裝備，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營條件，不

16、農(nóng)業(yè)機械化，是指運用先進(jìn)適用的農(nóng)業(yè)機械裝備，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營條件，不斷提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的過程。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化，可以斷提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益的過程。實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化，可以節(jié)省勞動力，減輕勞動強度，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，增強克服自然災(zāi)害的能力。節(jié)省勞動力，減輕勞動強度，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率，增強克服自然災(zāi)害的能力。 其發(fā)展經(jīng)歷了三個階段其發(fā)展經(jīng)歷了三個階段: : 半機械化階段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用畜力牽引的簡單的農(nóng)業(yè)機械。半機械化階段，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上廣泛使用畜力牽引的簡單的農(nóng)業(yè)機械。 基本機械化階段，普遍采用拖拉機牽引的農(nóng)業(yè)機械?；緳C械化階段，普遍采用拖拉機

17、牽引的農(nóng)業(yè)機械。 綜合機械化階段，綜合機械化階段，2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代以后，廣泛地使用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機器，由于電子年代以后，廣泛地使用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)機器，由于電子 計算機等在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的增多，農(nóng)業(yè)機械化向自動化發(fā)展。計算機等在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的增多，農(nóng)業(yè)機械化向自動化發(fā)展。 耕地耕地2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2.2.5 2.2.5 飛機飛機 飛機，是由固定翼產(chǎn)生升力，由推進(jìn)裝置產(chǎn)生推飛機，是由固定翼產(chǎn)生升力，由推進(jìn)裝置產(chǎn)生推( (拉拉) )力，在大氣層中飛行的重力，在大氣層中飛行的重于空氣的航空器。飛機的發(fā)明深刻改變和影響

18、著人們的生活。于空氣的航空器。飛機的發(fā)明深刻改變和影響著人們的生活。 飛機是人類在飛機是人類在2020世紀(jì)所取得的最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一，有人將它與電視和世紀(jì)所取得的最重大的科學(xué)技術(shù)成就之一，有人將它與電視和電腦并列為電腦并列為2020世紀(jì)對人類影響最大的三大發(fā)明。世紀(jì)對人類影響最大的三大發(fā)明。 美國的萊特兄弟在美國的萊特兄弟在19031903年制造出了第一架依靠自身動力進(jìn)行載人飛行的飛機年制造出了第一架依靠自身動力進(jìn)行載人飛行的飛機“飛行者飛行者”1 1號，并且獲得試飛成功。號，并且獲得試飛成功。萊特兄弟萊特兄弟2.22.2機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就機械工程發(fā)展歷程中的偉大成就二、機械工

19、程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展2.2.6 2.2.6 制冷制冷 制冷，是使某一空間或物體的溫度降到低于周圍環(huán)境溫度，并保持在規(guī)定低溫制冷，是使某一空間或物體的溫度降到低于周圍環(huán)境溫度，并保持在規(guī)定低溫狀態(tài)的一門科學(xué)技術(shù)，它隨著人們對低溫條件的要求和社會生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)狀態(tài)的一門科學(xué)技術(shù)，它隨著人們對低溫條件的要求和社會生產(chǎn)力的提高而不斷發(fā)展展 。 現(xiàn)在，制冷技術(shù)幾乎已經(jīng)滲透到各個生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究領(lǐng)域，在改善人類的現(xiàn)在，制冷技術(shù)幾乎已經(jīng)滲透到各個生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究領(lǐng)域，在改善人類的生活質(zhì)量方面發(fā)揮著巨大作用。生活質(zhì)量方面發(fā)揮著巨大作用。 在人民生活中，家用冰箱、空調(diào)器的應(yīng)用日益增多。在人民生活

20、中，家用冰箱、空調(diào)器的應(yīng)用日益增多。 制冷技術(shù)在商業(yè)上的應(yīng)用主要是對易腐食品進(jìn)行冷加工、冷藏及冷藏運輸。制冷技術(shù)在商業(yè)上的應(yīng)用主要是對易腐食品進(jìn)行冷加工、冷藏及冷藏運輸。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，制冷應(yīng)用也很廣。如機械制造中，對鋼的低溫處理，使金在工業(yè)生產(chǎn)過程中，制冷應(yīng)用也很廣。如機械制造中，對鋼的低溫處理，使金 相組織內(nèi)部的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，改善鋼的性能。相組織內(nèi)部的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，改善鋼的性能。 在建筑工業(yè)中，用凍土法挖掘土方，在挖掘礦井、隧道時，可采用凍土法使工在建筑工業(yè)中，用凍土法挖掘土方，在挖掘礦井、隧道時，可采用凍土法使工 作面不坍塌，保證施工安全。作面不坍塌，保證施工安全。2.2

21、.6 2.2.6 制冷制冷 在農(nóng)業(yè)方面，對農(nóng)作物種子進(jìn)行低溫處理，模擬陽光的日光型植物生長箱育秧在農(nóng)業(yè)方面，對農(nóng)作物種子進(jìn)行低溫處理，模擬陽光的日光型植物生長箱育秧 等均需要制冷技術(shù)。等均需要制冷技術(shù)。 在醫(yī)藥手術(shù)中，如心臟、外科、腫瘤、白內(nèi)障、扁桃腺的切除手術(shù)，皮膚和眼在醫(yī)藥手術(shù)中，如心臟、外科、腫瘤、白內(nèi)障、扁桃腺的切除手術(shù)，皮膚和眼 球的移植手術(shù)及低濕麻醉等，均需要制冷技術(shù)。球的移植手術(shù)及低濕麻醉等，均需要制冷技術(shù)。 此外，在微電子技術(shù)、光纖通信、能源、新型原材料、宇宙開發(fā)、生物工程技此外，在微電子技術(shù)、光纖通信、能源、新型原材料、宇宙開發(fā)、生物工程技 術(shù)這些尖端科學(xué)領(lǐng)域中，制冷技術(shù)也有重要的應(yīng)用。術(shù)這些尖端科學(xué)領(lǐng)域中，制冷技術(shù)也有重要的應(yīng)用。 制冷原理制冷原理制冷設(shè)備制冷設(shè)備2.3 2.3 機械工程的發(fā)展趨勢機械工程的發(fā)展趨勢二、機械工程的發(fā)展二、機械工程的發(fā)展 未來機械工程科學(xué)發(fā)展的總趨勢將是未來機械工程科學(xué)發(fā)展的總趨勢將是智能、數(shù)字化智能、數(shù)字化；交叉、綜合化；柔性、；交叉、綜合化；柔性、集成化；精密、集成化；精密、 微型化；高效、清潔化。微型化；高效、清潔化。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，